煤炭工业

工业生产过程概论-2011-1-北京科技大学经济管理学院第2讲能源工业工业生产过程概论-2011-2-北京科技大学经济管理学院一、能源概述能源供应是一个关系到国家经济稳定发展全局的重大战略问题，主要考虑两方面的问题：(1)如何保证稳定、持续、低成本？(2)如何节能降耗，提高能源利用率？工业生产过程概论-2011-3-北京科技大学经济管理学院1.什么是能源？能够产生能量并可控使用的各种资源。如石油、天然气、煤炭、水力、核力、风力等。各种能源品种和质量上存在差异各种能源需求程度各不相同各种能量的方式可以互相转化一、能源概述工业生产过程概论-2011-4-北京科技大学经济管理学院2.能源的用途工农业生产的动力重要的工业原料普罗大众生活必需品一、能源概述工业生产过程概论-2011-5-北京科技大学经济管理学院3.能源的分类（1）按加工程度分一次能源：自然界未经加工或转换，如煤炭二次能源：由一次能源经过加工转换，如液化煤气、电力。（2）按开发和利用状况分常规能源，如石油、煤炭、天然气新能源，如风能、太阳能、核能一、能源概述工业生产过程概论-2011-6-北京科技大学经济管理学院（3）按是否有污染分清洁能源，如天然气污染能源，如煤炭取暖（4）按能源的物理化学性质分燃料能源，如煤炭、石油非燃料能源，如水利，地热一、能源概述工业生产过程概论-2011-7-北京科技大学经济管理学院能源分类总结一、能源概述工业生产过程概论-2011-8-北京科技大学经济管理学院中国能源特点煤炭资源丰富，但南少北多，地域分布不平衡水力资源丰富，居世界第一石油和天然气资源不足，对外依存度逐年上升。一、能源概述工业生产过程概论-2011-9-北京科技大学经济管理学院1．产业革命前：以自然燃料（木材、煤炭等）和低能量的人力、畜力、风力和水力动力为主，能源工业羸弱。2．产业革命后（1750年后）：蒸汽机、内燃机、电动机等的出现，对能源的需求量和加工转化程度要求越来越高，出现了能源工业并逐渐扩大化、产业化。二、能源工业工业生产过程概论-2011-10-北京科技大学经济管理学院3．中国能源工业的发展历程：1949年前：年产原煤0.32亿吨，原油12万吨，电43亿千瓦小时。2011年：30亿吨标准煤，5.5亿吨石油，3.8万亿度电。石油、天然气等需要大量进口。二、能源工业工业生产过程概论-2011-11-北京科技大学经济管理学院为了充分发挥能源使用效率，能源的生产必须系统化，构成能源系统。能源系统包括一次能源的开发、运输、贮存和二次能源的加工、转换、传输及分配。能源系统主要考虑规模和布局的平衡、减少污染、节能降耗、维持生态、努力开拓新的清洁能源。加工：例如洗煤，制煤气、液化气转换：燃烧热能机械电能运输和贮存：原料运输与电力传输使用和分配：节约+效益三、能源系统工业生产过程概论-2011-12-北京科技大学经济管理学院主要能源及其转化和应用三、能源系统工业生产过程概论-2011-13-北京科技大学经济管理学院1.前期工程一般程序如下图四、能源项目开发的一般流程工业生产过程概论-2011-14-北京科技大学经济管理学院2.开发基建基建周期短期3~5年，中期6~7年，长期不超过20年例如：葛洲坝水利枢纽1970年开工，1981年首台机组投产发电，1988年全面竣工，历时18年。新疆独山子石油化工工程2005年开工，2008年建成，原油靠外供。四、能源项目开发的一般流程工业生产过程概论-2011-15-北京科技大学经济管理学院3.配套工程例如，为兴建葛洲坝水利枢纽，配套了年产30万吨的湖北荆门水泥厂，就近供应主料。淮南煤矿煤炭外运的配套工程，仅铁路复线淮河大桥造价就高达2亿元，工期2年，这还未计入沿途枢纽站的扩建费用和时间。四、能源项目开发的一般流程工业生产过程概论-2011-16-北京科技大学经济管理学院4.队伍建设普查、勘探、规划设计和基建施工队伍先进设备和后勤供应教育机构和技术培训机构，工程技术人员、研究人员和技术工人。5.资金保证对于工期长、规模大、见效慢的能源项目，以国家投入为主。四、能源项目开发的一般流程工业生产过程概论-2011-17-北京科技大学经济管理学院淮南煤矿工业生产过程概论-2011-18-北京科技大学经济管理学院第2讲能源工业煤炭工业1石油工业2电力生产3工业生产过程概论-2011-19-北京科技大学经济管理学院一、煤炭资源概述早在古代人类就认识到了煤炭的燃烧价值试扫其煤以为墨,黑光如漆,松墨也。——宋·沈括《梦溪笔谈》如今煤炭已经成为发电、冶金、化工、建材、民用取暖必不可少的基本能源特别是由于石油的日渐枯竭和价格攀升，加之煤炭气化、液化等新技术日趋成熟，煤炭基本能源地位难以改变在相当长的时期内，煤炭在中国一次能源结构中将占据不可替代的重要地位。目前消费比例一直在60%以上且短期内不会有根本的改变工业生产过程概论-2011-20-北京科技大学经济管理学院一、煤炭资源概述1.煤的形成和工业分类形成：长期、地质分类：无烟煤、烟煤和褐煤。其中烟煤又可分为贫煤、瘦煤、肥煤、焦煤、气煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤等。不同工业部门对煤种和煤质都有各自的要求。工业生产过程概论-2011-21-北京科技大学经济管理学院一、煤炭资源概述2.中国煤炭的储量和产量•根据第三次全国煤田资料，垂深2000米以浅的煤炭资源总量为55697.49亿吨，其中，露天矿几乎占可采储量的一半，60%在内蒙、山西和辽宁。•2010年原煤产量超过30亿吨，其中发电用煤55%，冶金用煤10%，化工用煤8%，建材用煤15%，民用与商业用煤11%。工业生产过程概论-2011-22-北京科技大学经济管理学院二、煤炭的开采1.煤田和井田•煤田(矿区)：处于地壳沉积岩层中的大面积含煤地带。•评价煤田的主要指标有煤层厚度、层数、埋藏深度、煤层倾角等地质条件以及煤的品种质量和所处地理环境位置等。•井田(矿田)：煤田开发的基层单位，若干井田=煤田•划给一个矿井开采的部分称为井田，主要指标有井田的储量和矿井的生产能力。工业生产过程概论-2011-23-北京科技大学经济管理学院二、煤炭的开采•煤田(矿区)•井田(矿田)Ⅲ号矿田矿区Ⅰ号矿田矿区、矿田、井田2号井田Ⅱ号矿田1号井田工业生产过程概论-2011-24-北京科技大学经济管理学院矿体形态l-矿体，h-埋藏深度，H-延伸深度（垂直高度）二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-25-北京科技大学经济管理学院矿体形态(a)层状矿床，(b)脉状矿床；(c)网脉状矿床(d)透镜状矿床，(e)块状矿床，(f)巢状矿床二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-26-北京科技大学经济管理学院2.煤田的采掘方式•露天开采法•地下采煤法二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-27-北京科技大学经济管理学院露天开采•抚顺露天煤矿，整个矿场像一个巨大的体育场，东西长6500米，南北宽1500米，深度超过200米。•露天矿采收率可达80%~90%，开采成本低，人工只需井下采煤的1/5至1/10，生产安全，建设周期短。•另一个著名露天矿：神华准格尔哈尔乌素露天煤矿二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-28-北京科技大学经济管理学院二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-29-北京科技大学经济管理学院地下开采•对埋藏较深的煤层，首先要从地面向下打井，井底部还要开凿一个巨大的平场──井底车场。井底车场里有许多峒室，在里面分别设置变电所、水泵房、水仓、煤仓、炸药库、调度室、等候室、医疗室等。二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-30-北京科技大学经济管理学院•井筒和井底车场开凿好以后，就沿着通达煤层的方向开凿巷道。纵横交错的巷道分割围起一块块的煤层，这就是采煤“车间”。开采时，对每块被分割的煤层分别开采，一般是从靠近井底的地方开始，向煤层的走向开采。进行采煤作业的场地叫采煤工作面。•一个井田通常需要一个主井用来输送煤并且进风，一个副井用来向地下运送材料、设备和上下人员，也用于出风。二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-31-北京科技大学经济管理学院3.井田开拓(1)划分井田：以便于开采、便于独立通风和运输为原则。(2)开拓系统：由巷道组成的采煤生产系统。这些巷道有垂直、水平和倾斜之分。①开拓巷道：是为全矿井或采区服务的巷道，如井筒、井底车场、运输及回风大巷等。二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-32-北京科技大学经济管理学院②准备巷道：是为一个采区服务的巷道。③回采巷道：仅为某个采煤工作面服务的运输平巷和回风平巷。几种开拓方法：平硐、竖井、斜井、联合开拓法二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-33-北京科技大学经济管理学院平硐开拓法•以平硐为主要开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。但只有在矿床埋藏在周围平地地平面以上才能使用。二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-34-北京科技大学经济管理学院二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-35-北京科技大学经济管理学院竖井开拓法•以竖井为主要开拓巷道。它主要用来开采急倾斜矿体（一般矿体倾角大于45º）和埋藏较深的水平和缓倾斜矿体（倾角小于20º）。这种方法便于管理，生产能力较高，在金属矿山使用较普遍。二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-36-北京科技大学经济管理学院二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-37-北京科技大学经济管理学院二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-38-北京科技大学经济管理学院二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-39-北京科技大学经济管理学院斜井开拓法•适用于开采缓倾斜矿体，特别适用于开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为20º～40º的矿床。•特点：施工简便、中段石门短、基建少而短、见效快、生产能力较低。因此更适用于中小型金属矿山，尤其是小型矿山。二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-40-北京科技大学经济管理学院二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-41-北京科技大学经济管理学院联合开拓法：上部平硐下部盲竖井开拓二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-42-北京科技大学经济管理学院联合开拓法：上部平硐下部盲斜井开拓适用条件：①地表地形为山岭地区，矿体上方无理想的工业场地；②矿体倾角为中等（倾角在45º～55º之间），为盲矿体且赋存于地平面以下；③如地平面以上有矿体，且形成许多老硐者。二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-43-北京科技大学经济管理学院联合开拓法：上部竖井下部盲竖井开拓一般适用于矿体或矿体群倾角较陡，矿体一直向深部延伸，地质储量较丰富的矿山。另外，因竖井或盲竖井的生产能力较大，所以中型或偏大型矿山多用这种方法。二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-44-北京科技大学经济管理学院联合开拓法：上部竖井下部盲斜井开拓当上部地质资料清楚且矿体产状为急倾斜，上部采用竖井开拓是合理的，一旦得到深部较完善的地质资料，且深部矿体倾角变缓，则深部可采用盲斜井开拓方案二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-45-北京科技大学经济管理学院开拓方案的选择（1）确保工作安全，创造良好的地面与地下劳动卫生条件，具有良好的提升、运输、通风、排水等功能；（2）技术上可靠，并有足够的生产能力，以保证矿山企业均衡地生产；（3）基建工程量最少，尽量减少基本建设投资和生产经营费用；（4）确保在规定时间内投产，在生产期间能及时准备出新水平；（5）不留或少留保安矿柱，以减少矿石损失；（6）与开拓方案密切关联的地面总布置，应不占或少占农田。为保护地表地貌、地面建筑、构筑物和主要井巷，分隔矿田、井田、含水层、火区及破碎带等而留下不采或暂时不采的部分矿体。二、煤炭的开采工业生产过程概论-2011-46-北京科技大学经济管理学院4.采煤方法(1)非机采型•落煤、装煤、运煤主要工序没有或不完全实现机械作业。(2)机采型•落煤、装煤、运煤及顶板管理的机械和电气设备结合起来，完成采煤的全部